第2章 平面連桿機構(gòu)設(shè)計

第2章平面連桿機構(gòu)設(shè)計連桿機構(gòu)是一種常用的傳動機構(gòu).按機構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運動是平面運動還是空間運動,可將其分成平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu).平面連桿機構(gòu)中的構(gòu)件是以低副(回轉(zhuǎn)副、移動副)聯(lián)接的。最簡單的平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的平面四桿機構(gòu)。本章重點介紹平面四桿機構(gòu)的基本類型、特點及設(shè)計。第二章平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的設(shè)計§2-1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性定義：全部用回轉(zhuǎn)件組成的平面四桿機構(gòu)。按連架桿類型分組成：機架：固定件連架桿(2個)：與機架相連的構(gòu)件。有曲柄、

搖桿兩種。連桿：不與機架直接相連的構(gòu)件分類：曲柄搖桿機構(gòu)：兩連架桿一為曲柄,一為搖桿。雙搖桿機構(gòu)：兩連架桿全為搖桿。雙曲柄機構(gòu)：兩連架桿全為曲柄。能作整周運轉(zhuǎn)一、輸出件的急回特性鉸鏈四桿機構(gòu)設(shè)計中的一些共性問題以曲柄搖桿機構(gòu)為例。通常，曲柄作為原動件，作勻速轉(zhuǎn)動，通過連桿將運動轉(zhuǎn)化為搖桿的變速往復擺動。1>

2機構(gòu)有急回特性(1=180o+2=180o-

)行程速比系數(shù)kk=

v2/v1=(180o+)/(180o-)行程速比系數(shù)k>1

>0o—極位夾角—搖桿的擺角在曲柄搖桿機構(gòu)中，當搖桿為主動件時，在連桿與曲柄共線時，無論搖桿上的力為多大，機構(gòu)都難以運動，該位置稱為死點。A缺點：從動件易出現(xiàn)卡死或不確定運動現(xiàn)象?？衫蔑w輪或構(gòu)件自重的慣性作用來克服。優(yōu)點：機械防松二、死點

從動件上的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度間所夾銳角稱為壓力角α。α↓，功Fvcos

α↑,傳動性能↑。三、壓力角和傳動角

——判斷機構(gòu)傳動性能的標志壓力角：傳動角γ=90°-α。γ

↑,傳動性能↑為保證機構(gòu)正常工作，通常：傳動角：壓力角的余角傳動角γ>最小傳動角γmin

一般機械：γmin≥40°大功率機械：γmin≥50°γmin可能出現(xiàn)的位置γminγminαvFγ曲柄存在的條件滿足桿長條件曲柄搖桿機構(gòu)：最短桿為曲柄雙搖桿機構(gòu)：最短桿的對邊為機架雙曲柄機構(gòu)：最短桿為機架鉸鏈四桿機構(gòu)是否有曲柄存在，取決于機構(gòu)各桿件的長度和機架的選擇。曲柄存在的條件：最短桿+最長桿<其余兩桿之和連架桿與機架中必須有一桿是最短桿不滿足桿長條件：雙搖桿機構(gòu)例：a=AB=210b=BC=320BC=240c=CD=290d=AD=360條件各種鉸鏈四桿機構(gòu)旋轉(zhuǎn)式水泵/sigan/109.htm飛機起落架機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)§2-2鉸鏈四桿機構(gòu)的演化型式演化方式：用移動副代替回轉(zhuǎn)副、變更桿件長度、變更機架、擴大回轉(zhuǎn)副等。一、曲柄滑塊機構(gòu)：

曲柄搖桿機構(gòu)中:搖桿長度→∞，回轉(zhuǎn)副→移動副對心曲柄滑塊機構(gòu)導路通過曲柄回轉(zhuǎn)中心偏心曲柄滑塊機構(gòu)導路不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心(有急回作用)二、導桿機構(gòu)：在曲柄滑塊機構(gòu)中，改曲柄為機架轉(zhuǎn)動～：擺桿>機架桿長，可作整周運轉(zhuǎn)擺動～：擺桿長<機架桿長,不可作整周運轉(zhuǎn)搖塊機構(gòu)：連接桿為機架定塊機構(gòu)：滑塊為機架三、在曲柄滑塊機構(gòu)中α=0°,γ=90°,傳動性能↑

ψ=θ四、雙滑塊機構(gòu)：具有兩個移動副的加桿機構(gòu)正弦機構(gòu)：從動件的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正弦成正比正切機構(gòu)滑動聯(lián)軸器式機構(gòu)橢圓規(guī)式機構(gòu)五、偏心輪機構(gòu)四桿機構(gòu)的演化機構(gòu)自卸貨車抽水唧筒正切機構(gòu)正弦機構(gòu)滑塊聯(lián)軸器橢圓儀偏心輪機構(gòu)/sigan/109.htm§2-3平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)設(shè)計根據(jù)給定的運動條件，綜合考慮幾何條件和動力條件(如最小傳動角γmin

)等，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。問題類型(1)按照給定從動件的運動規(guī)律(位置、速度、加速度)(2)按照給定點的運動軌跡設(shè)計方法解析法：精確圖解法：直觀√實驗法：簡便一、按給定的行程速比系數(shù)k設(shè)計四桿機構(gòu)1．曲柄搖桿機構(gòu)巳知：搖桿長l3,擺角ψ和行程速比系數(shù)k要求：確定鉸鏈中心A，定出其他三桿尺寸步驟：參見P30~312．導桿機構(gòu)巳知：機架長l4和行程速比系數(shù)k要求：確定曲柄長度l1步驟：參見P31二、按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)1．巳知：連桿長l3及其兩個對應位置B1C1和B2C2要求：確定鉸鏈中心A、D，定出其他三桿尺寸有無窮多解！2．巳知：連桿長l3及其三個對應位置B1C1、

B2C2和B3C3要求：確定鉸鏈中心A、D，定出其他三桿尺寸

有唯一解！復習與練習1/6一、填空：1、鉸鏈四桿機構(gòu)中的固定件稱為機架，與其用

副直接相連接的構(gòu)件稱為連架桿，不與固定件相連接的構(gòu)件稱為連桿。2、按照能否做整周轉(zhuǎn)動是曲柄還是搖桿，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本型式曲柄搖桿、雙曲柄和雙搖桿。3、平面機構(gòu)中，壓力角越小，則傳動角越大，機構(gòu)的傳動性能越好。4、導桿機構(gòu)的傳動角是90，壓力角是0，其傳力性能好。5、曲柄搖桿機構(gòu)中，當搖桿為主動件時，在曲柄和連桿

共線時，會出現(xiàn)死點現(xiàn)象。2/66、在平面四桿機構(gòu)中，極位夾角越大，則行程速比系數(shù)就越大，急回性能也越好；若極位夾角為零，則其行程速比系數(shù)等于1,就意味著該機構(gòu)的急回性能沒有。7、在連桿機構(gòu)設(shè)計中，習慣上用傳動角來判斷傳力性能。在出現(xiàn)死點時，傳動角等于0，壓力角等于90

。8、在機構(gòu)設(shè)計中，若要提高傳動效率，須提高傳動角。二、作出三種含單個移動副的基本平面四桿機構(gòu)的運動簡圖，并說明各種機構(gòu)的名稱。三、計算1、設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知機構(gòu)的行程速比系數(shù)k=1.1，搖桿lCD=30mm，擺角ψ=35o。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長度，寫出作圖步驟；并作出以曲柄為原動件時機構(gòu)的最小傳動角γmin和以搖桿為原動件時機構(gòu)的死點位置。2、圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)。其偏心距e=10mm，曲柄長度lAB=30，連桿長度lBC=50mm，用圖解法求出滑塊的行程H；畫出滑塊主動時，機構(gòu)的死點位置。3/63、在牛頭刨床機構(gòu)中，已知行程速比系數(shù)k=1.5，刨頭沖程H=300mm，曲柄半徑lAB=70mm。試用圖解法求機架長度lAC和導路至擺動中心的距離Y。4、設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知機構(gòu)的行程速比系數(shù)

k=1，搖桿lCD=40mm，搖桿的兩極限位置DC1和DC2

如圖所示。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長度，寫出作圖步驟；并作出以曲柄為原動件時機構(gòu)的最小傳動角γmin。4/6ABCYH5、設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)k=1.2，滑塊的行程S=40mm，偏距e=10mm。用作圖法求出曲柄AB和連桿BC的長度，寫出作圖步驟。并作出以曲柄為原動件時機構(gòu)的最小傳動角γmin

。6、設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)。已知連桿BC的長度lBC=50mm，連桿的兩個位置如圖所示，現(xiàn)要求到達

B2C2

位置時，機構(gòu)處于死點位置，且搖桿C2D處于鉛垂位置，用作圖法求出lAB、lCD和lAD，并寫出作圖步驟。5/67、圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知d=65，b=100，c=75，d為機架，試求：(1)若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu),且a為曲柄,a的最大值(2)若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，a的最小值。

8、已知鉸鏈四桿機構(gòu)